CN101074560A - 普通型堆石混凝土施工方法 - Google Patents

Abstract

普通型堆石混凝土施工方法，涉及一种使用自密实混凝土从表面浇注填充自然堆石体形成完整的堆石混凝土的混凝土施工方法。本发明采用粒径超过15cm的块石或者卵石，使用普通的运输工具将其运输至仓面内自然堆积，然后使用满足要求的自密实混凝土从堆石体表面自然浇注，仅依靠自密实混凝土自重填充堆石空隙，形成致密且具有较高强度的堆石混凝土。该方法具有施工简便，在提高施工效率和节约施工成本方面具有显著的效果，所形成的堆石混凝土水泥用量少、水化温升低、体积稳定性好，综合性能优良，同时还具有节能、环保等优点。

Description

普通型堆石混凝土施工方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土施工方法，特别涉及在大体积混凝土施工时，可用于替代各种混凝土及砌石混凝土工程。

背景技术

大体积混凝土是混凝土工程中非常重要的组成部分，在实际工程中往往在施工的成本、效率、温控等方面存在着较多的问题。传统的大体积混凝土施工方法主要包括普通混凝土，砌石混凝土以及碾压混凝土三种。

普通素混凝土大体积混凝土施工的方法是以分块浇筑配合温控措施，在混凝土大坝等大体积混凝土施工中得到了广泛的应用，如早期的美国胡佛混凝土重力拱坝和现在的中国三峡混凝土重力坝。这种施工方式在保证混凝土施工质量和控制混凝土开裂方面取得了很多的经验，仍然是目前最常见的大体积混凝土施工方式。但是，传统的大体积混凝土施工需要内埋冷却水管等多种温控措施，工序多，成本高，施工速度较低。

砌石混凝土在我国一些100m以下的大坝工程以及挡土墙等工程中使用较多，砌石混凝土施工成本低廉，在经济上有着明显的优势，但是施工机械化程度低，需要使用大量的人工，施工效率低下，施工质量不易控制。砌石混凝土施工规范中虽然对砌石的间距，浇筑层厚等都做了明确的规定，但是在现场的执行情况相差甚远。采用砌石混凝土的工程往往存在着工期滞后、质量问题较多的情况。

碾压混凝土施工方法是上个世纪七十年代美国Raphael教授提出的一种新的施工方法(Raphael，M.，“The optimum gravity dam”，Proceedings of Conference on Rapid Constructionof Concrete Dams，Asilomar，1970)，采用零塌落度的干硬混凝土和振动碾压技术，施工速度快，温控措施简化，具有速度快，成本低的优势。在大体积混凝土施工中得到日益广泛的应用，例如在中国已经建成超过100m高的碾压混凝土拱坝(石门子拱坝和沙牌拱坝)，正在建设的龙滩碾压混凝土重力坝坝高更超过200m。但是碾压混凝土层间结合相对薄弱，特别是由于速度快，温控简化，在大坝施工后期和运行前期，混凝土温度仍然较高，已有部分工程在这一阶段发生裂缝，需要进行修补(河海大学，江苏省水力发电工程学会，“全国拱坝新技术研讨会论文集”，南京，2001)。这些由于温度荷载引起的裂缝主要是由于碾压混凝土的水泥用量虽然比常规混凝土低，但是，碾压混凝土的水化热仍有相当大的量。目前碾压混凝土拱坝等采用诱导缝、结构缝等结构措施来降低开裂的风险，但施工复杂程度增加。

近年来，一种新的堆石混凝土大坝施工方法(金峰、安雪晖，堆石混凝土大坝施工方法，中国专利，专利号03102674.5；金峰、安雪晖、石建军、张楚汉，堆石混凝土及堆石混凝土大坝型式，水利学报，2005)已开始得到应用，该方式结合了压浆混凝土和自密实混凝土的优势，吸收了压浆混凝土和自密实混凝土的优点，应用于大体积混凝土施工时，具有使用水泥少，绝热温升小，单价低，施工简单，速度快等优点，但是在混凝土的浇筑方法上需要预埋压浆管，通过一定的压力将混凝土压入堆石体的孔隙中。在堆石体中预埋压浆管的做法在实施时较为复杂，施工难度比较大，而且对于大体积混凝土施工时需要埋置的数量较多，大大的降低了施工效率低，施工成本也相对较高。

发明内容

本发明的目的是在《堆石混凝土大坝施工方法》专利技术的基础上，针对其预埋压浆管的工序较为复杂的问题，提供一种普通型堆石混凝土施工方法，从而进一步简化施工工艺，提高施工效率。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的，该方案包括如下步骤：

1)为所需浇筑堆石混凝土的仓面设置模板或替代物1，模板替代物可采用具有一定刚度和强度的砌石墙或混凝土墙等封闭构筑物，有天然阻隔的仓面无须设置模板或替代物。

2)使用粒径不小于15cm的块石或卵石2自然堆积填满需要浇筑的仓面，仓面的厚度不超过3m。

3)从堆石体的表面直接浇注自密实混凝土3，无须振捣依靠自密实混凝土的自重填满堆石体缝隙形成堆石混凝土，所浇注的自密实混凝土须满足以下性能要求：坍落度≥250mm，扩展度550mm～750mm，V型漏斗通过时间5～30s。

4)在混凝土施工冷缝处，浇筑自密实混凝土时不应浇满，应裸露出一定高度的块石棱角4，该方案可增强混凝土冷缝处的粘结力，提高其抗剪能力，并可省去凿毛工序；对于顶面混凝土可用自密实混凝土没过堆石体形成平整顶面5。

本发明与现有技术相比，具有以下优点基突出性效果：

本发明对其中的主要技术环节进行了创新性研究，明确提出了关键的技术指标和参数，通过对自密实混凝土性能以及施工工艺的控制，全面取消了堆石混凝土大坝施工方法中需要预埋压浆管的复杂工序，块石也可以自然堆积摆放，无须振动碾压，能够从堆石体的表面直接浇筑自密实混凝土，显著的简化了施工程序，进一步提高了施工效率。该施工方法不仅适用于大坝混凝土浇筑，还适合于基础、挡土墙等各种大体积混凝土的浇筑。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：①大大简化了施工工艺和所需的施工设备，整个施工过程中基本取消了例如在堆石体中预埋压浆管等精细施工，全部为粗犷型施工，只需混凝土工程的普通设备并且不再需要振捣设备即可完成整个施工，完全不需要振动碾、压浆管及压浆设备，混凝土浇筑更加灵活快速，施工速度得到显著提高。②由于取消了压浆管，解决了水化热等问题，堆石混凝土仓面的厚度可以超过1m，一般不超过3m，超过了常规混凝土和碾压混凝土仓面厚度的数倍，显著的提高了施工进度。③块石或卵石的大量使用大大减少了混凝土的使用量，每方堆石混凝土仅需40％～45％的混凝土，可有效降低30％以上的成本；单方堆石混凝土中水泥的低含量有效地解决了大体积混凝土的水化温升问题，水化热可达到常规混凝土的40％以下。④层间结合部的粘结更加充分，可免除凿毛工序，提高了混凝土施工冷缝处的抗剪能力。⑤将初步破碎的大块石直接用于混凝土浇筑，无须进一步破碎筛分能够有效的节约能源，而且大幅度的减少了水泥用量使得工程的修建更加绿色环保。

附图说明

图1是普通型堆石混凝土施工方法示意图。

图2是堆石混凝土浇筑完成的示意图。

图3是混凝土施工冷缝部位的处理方式示意图。

图3-A是堆石混凝土施工冷缝处暴露出来的块石棱角的示意图。

图3-B是将堆石直接堆放在混凝土施工冷缝处裸露的堆石棱角上的示意图。

图3-C是在上层堆石体浇筑自密实混凝土后填充施工冷缝的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施方式：

本发明是在现有技术的基础上，先由块石自然堆积形成的堆石体，然后将满足性能要求的自密实混凝土直接从堆石体表面倒入，在自密实混凝土高流动和抗离析性的保证下依靠其自重将块石间的空隙填充完毕。具体方式可按如下步骤实施：

1)为所需浇筑堆石混凝土的仓面设置模板或模板替代物1，模板替代物可采用具有一定刚度和强度的砌石墙或混凝土墙等封闭构筑物，有天然阻隔的仓面无须设置模板或替代物；对于已具有阻隔的仓面可不设置模板，也可使用砌石墙或混凝土墙等封闭构筑物替代模板。

2)使用粒径不小于15cm的块石或卵石2自然堆积填满需要浇筑的仓面，仓面的厚度不超过3m。

采用机械设备或人工将块石运输至仓面内自然堆积即可，如需进一步降低混凝土的使用量，可以使用机械使块石堆积得更加紧密从而减少堆石的孔隙率。块石的运输可以使用自卸汽车或者装载机直接运抵仓面，卸料后自然堆积即可；或者采用大型皮带机将块石运输至仓面。对仓面内堆积的块石可以使用反铲进行进一步的平整和紧密堆积。

所使用堆石的最佳粒径为30～150cm，即能够保证堆石体中具有足够大的空隙，又便于机械设备对其进行搬运以及仓面内堆积状况的调整。在实际施工中，如果块石的粒径不宜控制，允许少量粒径小于15cm的块石存在于仓面的上部，对于粒径超过80cm的块石也可以大量使用，但应注意放置在仓面的中部，不应放置在仓面的边缘。

堆石混凝土施工仓面的厚度主要受施工能力和施工进度安排的影响，块石的堆积厚度一般应低于3m，厚度为1m～2m时有利于施工效率和效果的良好结合。

3)从堆石体的表面直接浇注自密实混凝土3

无需预埋灌浆管浇注混凝土，从堆石体上表面倒入自密实混凝土直至其完全填充仓面内堆石体的空隙，浇注方式可采用泵送入仓、吊罐入仓、串筒(流槽)入仓、装载机(挖掘机)入仓等多种形式。

通常在堆石厚度小于1m同时堆石体不超过3层块石时，可按照自密实混凝土性能要求的下限生产自密实混凝土，即满足：坍落度满足≥250mm，扩展度满足≥550mm，V型漏斗通过时间满足5-30s；在堆石厚度大于1m时，自密实混凝土则应满足：坍落度满足≥260mm，扩展度满足650-750mm，V型漏斗通过时间满足10-20s的要求。

4)在混凝土施工的冷缝部位，浇筑自密实混凝土时不应浇满，应裸露出块石棱角4，对于顶面混凝土用自密实混凝土没过堆石体形成平整顶面5。

应根据仓面要求的不同采取不同的收仓方式，当仓面为顶面时可用自密实混凝土完全覆盖块石形成平整的混凝土面；当仓面为非顶面时则该面为一施工冷缝面，自密实混凝土不应浇满，需要暴露出部分块石的棱角，以增强粘结减少凿毛工序。养护根据工程要求对混凝土进行养护。

实施例1：

在具体的实施中，所使用的堆石粒径从15cm至150mm不等，堆石中既有块石也有卵石，粒形以块状居多，含有长条形堆石，数量较少，堆石粒径分布不均匀，堆石可以采用汽车运输，然后将堆石自然堆积即可，自然堆积后空隙率为40％左右；所实施的堆石层厚最高达到了2.5m左右，通常为1.5m左右；采用约0.8m厚的浆砌石替代模板，成形后省略拆模工序。分别使用了满足坍落度为260mm，扩展度为600～700mm，V型漏斗通过时间为5～20s的自密实混凝土进行浇注，浇注方式采用了泵送入仓、吊罐入仓、溜漕入仓、反铲入仓等多种形式。对形成的堆石混凝土进行了切割观测、钻孔取芯、压水试验等检测，得到如下结果：堆石混凝土的密实性优良，内部完全被自密实混凝土填充密实；堆石混凝土的抗压强度略高于用于浇注的自密实混凝土，使用C15等级自密实混凝土浇注的堆石混凝土同样达到了C15等级，并且切块强度的均值高于自密实混凝土约3～4MPa，可通过调整自密实混凝土的配合比配制强度等级为C5～C50的堆石混凝土；堆石混凝土具有良好的抗渗性能，普通部位的抗渗性能为W31，冷缝部位的抗渗性能为W14；堆石混凝土压水试验的检测结果为1.3Lu，具有良好的抗渗性能。

Claims (4)

1.一种普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1)为所需浇筑堆石混凝土的仓面设置模板或模板替代物(1)，模板替代物采用砌石墙或混凝土墙封闭构筑物，有天然阻隔的仓面无须设置模板或替代物；

2)使用粒径不小于15cm的块石或卵石(2)自然堆积填满需要浇筑的仓面，仓面的厚度不超过3m；

3)从堆石体的表面直接浇注自密实混凝土(3)，无须振捣，依靠自密实混凝土的自重填满堆石体缝隙形成堆石混凝土，所浇注的自密实混凝土须满足以下性能要求：坍落度≥250mm，扩展度550mm～750mm，V型漏斗通过时间5～30s；

4)在混凝土施工的冷缝部位，浇筑自密实混凝土时不应浇满，应裸露出块石棱角(4)，对于顶面混凝土用自密实混凝土没过堆石体形成平整顶面(5)。

2.按照权利要求1所述的普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于：所述的块石或卵石(2)的粒径为30～150cm。

3.按照权利要求1所述的普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于：所述的堆石混凝土仓面厚度为1m～2m。

4.按照权利要求1所述的普通型堆石混凝土施工方法，其特征在于：所述的自密实混凝土坍落度≥260mm，扩展度600mm～700mm，V型漏斗通过时间10～20s。

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